(57)【要約】  【課題】ごみ等によるフィルター吸い込み口の閉塞や車の排気ガスによる電圧の低下や発電停止を防止する。  【解決手段】燃料電池２１と、燃料ガス２２を生成して燃料電池２１に供給する燃料処理装置２３と、酸化剤としての空気２４を燃料電池２１に供給する空気ブロワ２５と空気ブロワ２５に供給する空気２４中の塵埃等を除去するフィルター２６から構成されており、フィルター２６の空気２４吸い込み口には、空気２４の吸入口の方向が異なる複数の吸入管２７ａ，２７ｂ，２７ｃを設けることにより、空気２４の風量低下の低減化、あるいは、フィルター２６に吸い込まれる空気２４の不純物濃度の低減化をはかり、これらに起因する電圧の低下や発電停止を防ぐことができる。【選択図】図３
2007299582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスおよび空気を用いて電力を発生させる燃料電池と、前記燃料電池に空気を供給するための空気ブロワと、前記空気ブロワの吸い込み口側に配設された不純物除去用フィルターを備え、前記フィルターの吸い込み口に、大気から空気を吸い込む吸入管を複数設けた燃料電池システム。
【請求項２】
前記複数の吸入管における少なくとも一つの長さを、他の吸入管の長さと異なる長さとした請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記複数の吸入管における少なくとも一つの吸入口の開口方向を、他の吸入管における吸入口の開口方向と異なる方向とした請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポータブル電源、電気自動車用電源、家庭内コージェネシステム等に使用する燃料電池を用いて発電を行う燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムでは、大気中の空気の不純物をフィルターで除去し、空気ブロワで燃料電池に供給している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
その構成を図６に示す。この燃料電池システムは、単位セルの積層体からなる燃料電池１と、燃料ガス２を生成して燃料電池１に供給する燃料処理装置３と、酸化剤としての空気４を燃料電池１に供給する空気ブロワ５と、空気ブロワ５に供給する空気４中の塵埃などを除去するフィルター６から構成されている。
【特許文献１】特開２００１−１８５１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の構成では、フィルター５の吸い込み口に、該フィルター５の吸い込み口開口部より大きな紙等のゴミが詰まったり、フィルター５の吸い込み口近傍の空気４が車の排気ガスに汚染されていた場合には、燃料電池１への空気４の供給不足、あるいは車の排気ガスに含まれる不純物がフィルター５で除去しきれずに燃料電池１へ送られ、燃料電池１の発電性能を著しく低下させたり、発電が停止するという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、フィルターの吸い込み口を詰まらせる大きなゴミや車などの排気ガスに対して、著しい電圧の低下や発電停止を防止する燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、フィルターの吸い込み口を複数にしたものであり、これによって、大きなゴミ等によるフィルターにおける吸い込み口の詰まりによる影響、あるいは前記吸い込み口における車の排気ガスの集中吸気等による影響を低減させることが可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の燃料電池システムは、大きなゴミによる吸い込み口の詰まりに起因した空気の供給不足や過剰な排気ガスの供給等による著しい電圧低下や発電停止を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、燃料ガスおよび空気を用いて電力を発生させる燃料電池と、前記燃料電池に空気を供給するための空気ブロワと、前記空気ブロワの吸い込み口側に配設された不純物除去用フィルターを備え、前記フィルターの吸い込み口に、大気から空気を吸い込む吸入管を複数設けたものである。
【０００９】
かかる構成とすることにより、同時に全ての吸入管が詰まる可能性が低くなり、大きなゴミの吸入による吸い込み口詰まりに起因した著しい電圧低下や発電停止を防止することができる。
【００１０】
また、吸入管を複数とすることにより、それぞれの吸入管を任意の箇所に引廻すことが可能となり、引廻し設計の自由度が増す。その結果、前記フィルターの吸い込み口を車の排気ガス等の影響を受け難い箇所とし、車の排気ガス等による著しい電圧低下や発電停止を防止することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記複数の吸入管における少なくとも一つの長さを、他の吸入管の長さと異なる長さとしたものである。
【００１２】
かかる構成とすることにより、一度に複数の吸入管が詰まる可能性が低くなり、吸入管詰りに起因する著しい電圧低下や発電停止を防止することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記複数の吸入管における少なくとも一つの吸入口の開口方向を、他の吸入管における吸入口の開口方向と異なる方向としたものである。
【００１４】
かかる構成とすることにより、一度に複数の吸入管が詰まる可能性が低くなり、吸入空気量の低減に起因する著しい電圧低下、あるいは発電停止を防止することができ、加えて一つの方向に空気吸入の遮蔽物等が存在する、あるいは一つの方向にエンジンの排気ガス（酸素が少ない空気）が滞留する設置環境であっても、吸入管の開口位置（方向）を考慮することで、空気の吸入作用（吸入量）を確保することができ、システムにおける設置性に柔軟性を持たせることができるものである。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムを示す構成図、図２は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの要部構成図である。
【００１７】
図１、図２において、燃料電池システムは、単位セルの積層体からなる燃料電池１１と、燃料ガス１２を生成して燃料電池１１に供給する燃料処理装置１３と、酸化剤としての空気１４を燃料電池１１に供給する空気ブロワ１５と、空気ブロワ１５に供給する空気１４中の塵埃等を除去する不純物除去用フィルター（以下、単にフィルターと称す）１６を具備している。
【００１８】
かかる燃料電池システムの基本構成は、周知であり、詳細な説明を省略する。
【００１９】
フィルター１６の空気１４の吸い込み口には、図２に示す如く複数の吸入管１７ａ、１７ｂ、１７ｃが設けられており、これらはその長さがそれぞれ異なっている。本実施の形態１においては、吸入管１７ｂが最も長く、吸入管１７ｃが最も短く設定されている。
【００２０】
以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００２１】
燃料電池１１における単位セルの一方の面に燃料ガス１２、他の面に酸化ガスである空気１４が流れることで、電気化学反応により電気が発生する。燃料ガス１２は、燃料処理装置１３により生成され、空気１４は、フィルター１６により不純物が除去された後、空気ブロワ１５によって、燃料電池１１に送られる。
【００２２】
フィルター１６の吸い込み口には、前述の如く長さの異なる複数の吸入管１７ａ、１７ｂ、１７ｃが設けられているため、強風の影響を受ける等に起因して大きな紙、ビニルシート等がフィルター１６の吸い込み口に飛来することがあっても、これによって全ての吸入管１７ａ、１７ｂ、１７ｃが同時に塞がれてしまうといった現象を抑えることができる。
【００２３】
つまり、可能性としては最も長い吸入管１７ｂが塞がれる確率が高いもので、仮に吸入管１７ｂが塞がれた場合であっても、残る吸入管１７ａ、１７ｃによって吸入空気量を確保でき、燃料電池１１の発電電圧の低下を抑えることができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における燃料電池システムを示す構成図、図４は、本発明の実施の形態２における燃料電池システムの要部構成図である。
【００２５】
図３、図４において、燃料電池システムは、単位セルの積層体からなる燃料電池２１と、燃料ガス２２を生成して燃料電池２１に供給する燃料処理装置２３と、酸化剤としての空気２４を燃料電池２１に供給する空気ブロワ２５と、空気ブロワ２５に供給する空気２４中の塵埃等を除去する不純物除去用フィルター（以下、単にフィルターと称す）２６を具備している。
【００２６】
かかる燃料電池システムの基本構成は、周知であり、詳細な説明を省略する。
【００２７】
フィルター２６の空気２４の吸い込み口には、図４に示す如く複数の吸入管２７ａ、２７ｂ、２７ｃが設けられており、これらはその吸入開口面がそれぞれ異なる方向となるように加工されている。
【００２８】
吸入管２７ａ、２７ｂ、２７ｃの加工の一例としては、図４に示す如く同一面から直角方向に延出する管路の折り曲げが一般的であるが、各吸入管２７ａ、２７ｂ、２７ｃをフィルター２６の同一面から傾斜して延出させる構成としてもよい。
【００２９】
以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００３０】
燃料電池２１における単位セルの一方の面に燃料ガス２２、他の面に酸化ガスである空気２４が流れることで、電気化学反応により電気が発生する。燃料ガス２２は、燃料処理装置２３により生成され、空気２４は、フィルター２６により不純物が除去された後、空気ブロワ２５によって、燃料電池２１に送られる。
【００３１】
フィルター２６の吸い込み口には、前述の如く複数の吸入管２７ａ、２７ｂ、２７ｃが空気２４の吸い込み口の方向が異なるように設けられているため、先の実施の形態１と同様に、飛来する紙、シート等によって全ての吸入管２７ａ、２７ｂ、２７ｃが同時に塞がれてしまうといった現象を抑えることができる。
【００３２】
その結果、仮に吸入管２７ｂが塞がれた場合であっても、残る吸入管２７ａ、２７ｃによって吸入空気量を確保でき、空気の供給不足に起因する燃料電池２１の発電電圧の著しい低下を抑えることができる。
【００３３】
また、各吸入管２７ａ、２７ｂ、２７ｃの吸入口の方向を異なって配設しているため、一部の吸入管２７ａに車の排気ガスを吸い込むような配置環境となっても、他の吸入管２７ｂ、２７ｃからの吸入空気により、フィルター２６に送られる空気２４の排気ガス濃度は希釈され、所謂不純物濃度の低減化をはかり、燃料電池２１に与える影響を低減することができるので、発電電圧の低下や発電停止を防止することができる。
【００３４】
さらに、各吸入管２７ａ、２７ｂ、２７ｃの吸入口の方向を異なって配設しているため、フィルター２６の設置環境において、一部の方向に給気吸入を阻害する遮蔽物等があっても、それを避けて配置方向を選択することができ、設置性の自由度を増すことができる。
【００３５】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における燃料電池システムの要部構成図である。ここでは、燃料電池システムの基本構成を先の実施の形態１、２と同一としているため、燃料電池システムの説明を省略し、不純物除去用フィルター部分における先の実施の形態１、２と相違する箇所を中心に説明する。
【００３６】
本実施の形態３における不純物除去用フィルター（以下、単にフィルターと称す）３６は、図５に示す如く外形が直方体を成している点は、先の実施の形態１、２と同じであるが、そのうちの三面に吸入管３７ａ、３７ｂ、３７ｃを設けている点で相違する。
【００３７】
また、各吸入管３７ａ、３７ｂ、３７ｃからの空気は、フィルター３６の内部において合流し、単一の吸い込み口（図示せず）から流入して内部のフィルター素子（図示せず）を通過する構成は、先の実施の形態１、２と同じである。
【００３８】
さらに、各吸入管３７ａ、３７ｂ、３７ｃは、それぞれ異なる位置に設けられていることに加えて、それぞれ異なる長さ、異なる形状に加工（折り曲げ）され、吸入口が異なる向きに配置されている。
【００３９】
そして、空気ブロワ３５を運転することにより、各吸入管３７ａ、３７ｂ、３７ｃから空気３４が吸入され、前述の如くフィルター素子を通過する。
【００４０】
このように、本実施の形態３は、吸入管３７ａ、３７ｂ、３７ｃをそれぞれフィルター２６の異なる面から延出させ、しかもそれぞれの長さを異ならせてそれぞれの吸入口を異なる向き、位置とすることにより、全ての吸入管３７ａ、３７ｂ、３７ｃが同時に塞がれる可能性をより低減でき、また、空気吸入を阻害する阻害物あるいは排気ガス等の阻害要因を避けてフィルター３６を配置する自由度が一層向上するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかる燃料電池システムは、燃料電池に供給する空気の風量確保や不純物濃度低減を可能とするので、ポータブル電源、電気自動車用電源、家庭内コージェネシステム等に使用する高分子電解質を用いた燃料電池等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムを示す構成図
【図２】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの要部構成図
【図３】本発明の実施の形態２における燃料電池システムを示す構成図
【図４】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの要部構成図
【図５】本発明の実施の形態３における燃料電池システムの要部構成図
【図６】従来の燃料電池システムを示す構成図
【符号の説明】
【００４３】
１１  燃料電池
１２  燃料ガス
１３  燃料処理装置
１４  空気
１５  空気ブロワ
１６  不純物除去用フィルター
１７ａ  吸入管
１７ｂ  吸入管
１７ｃ  吸入管
２１  燃料電池
２２  燃料ガス
２３  燃料処理装置
２４  空気
２５  空気ブロワ
２６  不純物除去用フィルター
２７ａ  吸入管
２７ｂ  吸入管
２７ｃ  吸入管
３４  空気
３５  空気ブロワ
３６  不純物除去用フィルター
３７ａ  吸入管
３７ｂ  吸入管
３７ｃ  吸入管
【図１】
2007299582.tif 000003
【図２】
2007299582.tif 000004
【図３】
2007299582.tif 000005
【図４】
2007299582.tif 000006
【図５】
2007299582.tif 000007
【図６】
2007299582.tif 000008